CN103753560A - 一种水下机器人应急释放装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种水下机器人应急释放装置。包括底板、安装在底板上方的立板支架、位于底板下方的压载块，蜗杆安装在左右的立板A之间，传动轴安装在前后的立板B之间，蜗轮安装在传动轴上，并且蜗轮与蜗杆相啮合，挂钩A通过键A与传动轴连接，键A一部分位于挂钩A的内棘轮中，键A另一部分位于传动轴内并且键A的下端安装有弹簧，键A与弹簧能配合挂钩A实现绕传动轴单向转动，挂钩B的上端挂在挂钩A上，挂钩B的另一端伸出底板与压载块连接，压载块通过预紧螺钉实现预紧。本装置既可以实现压载块的可靠释放，又可以在设备正常工作时实现压载块的固定安装。

Description

一种水下机器人应急释放装置

技术领域

本发明属于水下作业设备的应急装置，尤其适用于水下机器人的一种水下机器人应急释放装置。

背景技术

自主式水下机器人等水下作业设备工作在复杂的海洋环境中，不仅受到周围环境的威胁，而且其自身也可能因各种突发事件而发生故障。当自主式水下机器人诊断出极限故障或者其容错控制策略失效时，放弃作业任务，抛载上浮是自主式水下机器人自救的唯一途径。因此，压载释放装置是自主式水下机器人等水下作业设备安全保障系统中的必要装备。

现有的机械式水下抛载装置，如海洋工程2001年第19卷第2期刊登的“‘探索者’号自治式水下机器人抛载系统的研究”的文章中设计的“钩子”、专利号为200910301964.9名称为“一种开锁式水下抛载机构”的专利文件设计的抛载机构、专利号为201020599181.1名称为“嵌入式压载释放机构”的专利文件设计的释放机构、专利号为201020214507.4名称为“一种深海压载释放装置”的专利文件设计的释放装置等，可以完成压载的可靠释放，但并未提及压载的固定或者预紧问题，同时，压载重量的增加势必会增加各接触面之间的摩擦力，将较大程度地增加释放动作所需的动力，从而需要较大功率的电动机或电磁铁，增加了设备的重量和体积。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构紧凑、安装方便的水下机器人应急释放装置。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种水下机器人应急释放装置，包括底板、安装在底板上方的立板支架、位于底板下方的压载块，还包括预紧螺钉、挂钩A、挂钩B、键A、安装在立板支架中的涡轮蜗杆机构，

立板支架由左右的立板A和前后的立板B构成；

涡轮蜗杆机构包括蜗杆、涡轮、传动轴，蜗杆安装在左右的立板A之间，传动轴安装在前后的立板B之间，蜗轮安装在传动轴上，并且蜗轮与蜗杆相啮合；

挂钩A上开有内棘轮，挂钩A的内棘轮套在传动轴上，传动轴上与挂钩A相接触的位置开有一个键槽，挂钩A通过键A与传动轴连接，键A一部分位于挂钩A的内棘轮中，键A另一部分位于传动轴的键槽中并且键A的下端安装有弹簧，键A与弹簧配合挂钩A实现绕传动轴单向转动，挂钩B的上端挂在挂钩A上，挂钩B的另一端伸出底板与压载块连接，预紧螺钉从压载块的下端穿过并且与底板接触。

本发明一种水下机器人应急释放装置还可以包括：

（1）涡轮蜗杆机构还包括两个滑动轴承A和两个滑动轴承B，蜗杆的两端分别通过一个滑动轴承A安装在对应的立板A上，传动轴的两端分别通过一个滑动轴承B安装在对应的立板B上。

（2）蜗轮与其相邻的滑动轴承B之间安装有垫片。

（3）挂钩A与涡轮之间安装有轴套。

本发明的有益效果：

1、对压载块进行预紧，避免压载块在水下作业设备工作时晃动，有利于提高水下作业设备的控制性能，同时，预紧操作在机器人底部进行，无需拆除释放装置上方的已经安装好的其他部件，操作方便，尤其是流线型自主式水下机器人，压载的安装与预紧，不涉及外部流线型壳体的拆装。

2、利用蜗轮蜗杆的自锁来克服压载的悬挂力以及预紧螺钉的预紧力，虽然增加负载会增加各接触面间的摩擦力，但此负载力的方向与释放动作所需动力的方向一致，因此只需要在蜗杆上施加较小的动力，即可破坏自锁，释放压载，因此可以采用小功率的动力源，减小了动力源的体积与重量。

3、在蜗轮蜗杆机构与压载预紧机构之间增加棘轮机构，利用棘轮的单向性可以在动力源不上电且蜗轮在任意旋转位置的情况下，完成压载块的悬挂安装，因此压载安装方便。

4、基于压载的安装、预紧以及释放的方式，无需在释放装置上方预留额外的压载安装以及预紧等操作所需空间或者释放动作所需空间，因此，结构紧凑，所需空间小。

5、可以根据水下作业设备底部的剩余空间设计压载块的形状，既可以充分利用空间，又

可避免额外增加水下作业设备的运行阻力。

附图说明

图1为本发明专利的整体结构的主视图。

图2为图1的A-A剖视图。

图3为图1的B-B剖视图。

图4为本发明专利的整体结构的俯视图。

图5为本发明专利的整体结构简图的仰视图。

具体实施方式

下面将结合附图对本发明一种水下机器人应急释放装置进行详细说明。

本发明专利主要由蜗轮蜗杆机构、棘轮机构、可弃压载预紧机构三部分组成。蜗杆与动力源相连，动力源可以是独立封装的电动机、液压马达或者是从设备密封舱里直接输出的动力轴，蜗轮与棘轮相连，棘轮机构的挂钩上悬挂有压载块。蜗轮蜗杆机构依靠其自锁性既为释放装置末端的压载块提供悬挂力，又可利用较小的输入力矩完成压载的释放；棘轮机构利用其单向性实现了压载的非上电安装；可弃压载预紧机构主要由压载块和预紧螺钉组成，在压载块悬挂在棘轮机构的挂钩上以后，预紧螺钉完成压载块的固定。

水下机器人应急释放装置的工作过程如下：作业设备下水前，将压载块悬挂在棘轮机构的挂钩上，调整挂钩位置，使压载块尽可能的接近释放装置的底板，然后调节预紧螺钉，将压载块进行预紧；作业设备下水作业后，当其发生危险时，控制器发出信号，驱动蜗杆旋转，从而带动蜗轮旋转，破坏了自锁，释放压载。

如图1所示，本发明专利主要由蜗轮蜗杆机构、棘轮机构、压载预紧机构三部分组成，蜗杆2通过滑动轴承1和滑动轴承9安装在立板3以及立板10上。

如图2所示，传动轴8通过滑动轴承18和滑动轴承22安装在立板17以及立板21上，与蜗杆2相啮合的蜗轮5左侧靠在垫片20上，右侧靠在轴套23上，并通过键19与传动轴8进行传动，轴套的右侧安装有挂钩A13，挂钩A13右侧靠在传动轴8的轴肩上，挂钩A13通过键11与传动轴8进行传动，键11在V型弹簧7的作用下实现上下滑动，从而实现挂钩A13的单向转动。

挂钩A13上开有内棘轮，挂钩A13的内棘轮套在传动轴8上，挂钩A13的内棘轮指的是：在挂钩A13与传动轴8的接触位置，在挂钩A上绕传动轴的一圈设有多个凹槽，凹槽的上端的一侧为直角，另一侧不是直角。传动轴8上与挂钩A13相接触的位置开有一个键槽，挂钩A13通过键11与传动轴8连接，键11上端的形状与挂钩A13的凹槽的形状一致。

如图3、图5所示，压载块16通过挂钩B12挂在挂钩A13上，压载块16与挂钩B12通过螺钉24进行连接，压载块通过螺钉15进行预紧，预紧螺钉布置在压载块的4角。

如图4所示，立板17、3、21、10通过螺钉4等8个螺钉进行连接，立板3、10通过螺钉6等4个螺钉与底板14进行连接。

本发明专利的具体工作过程如下：作业设备下水前，调整挂钩A13位置，将压载块16悬挂在挂钩A13上，推动压载块16，使压载块16尽可能的接近释放装置的底板14，然后调节预紧螺钉15，将压载块16进行预紧；作业设备下水作业后，当其发生危险时，控制器发出信号，驱动蜗杆2旋转，从而带动蜗轮5旋转，破坏了蜗杆2与蜗轮5之间的自锁，挂钩B12顺时针旋转，释放压载块16。

Claims (4)

1.一种水下机器人应急释放装置，包括底板、安装在底板上方的立板支架、位于底板下方的压载块，其特征在于：还包括预紧螺钉、挂钩A、挂钩B、键A、安装在立板支架中的涡轮蜗杆机构，

立板支架由左右的立板A和前后的立板B构成；

涡轮蜗杆机构包括蜗杆、涡轮、传动轴，蜗杆安装在左右的立板A之间，传动轴安装在前后的立板B之间，蜗轮安装在传动轴上，并且蜗轮与蜗杆相啮合；

挂钩A上开有内棘轮，挂钩A的内棘轮套在传动轴上，传动轴上与挂钩A相接触的位置开有一个键槽，挂钩A通过键A与传动轴连接，键A一部分位于挂钩A的内棘轮中，键A另一部分位于传动轴的键槽中并且键A的下端安装有弹簧，键A与弹簧配合挂钩A实现绕传动轴单向转动，挂钩B的上端挂在挂钩A上，挂钩B的另一端伸出底板与压载块连接，预紧螺钉从压载块的下端穿过并且与底板接触。

2.根据权利要求1所述的一种水下机器人应急释放装置，其特征在于：所述的涡轮蜗杆机构还包括两个滑动轴承A和两个滑动轴承B，蜗杆的两端分别通过一个滑动轴承A安装在对应的立板A上，传动轴的两端分别通过一个滑动轴承B安装在对应的立板B上。

3.根据权利要求2所述的一种水下机器人应急释放装置，其特征在于：所述的蜗轮与其相邻的滑动轴承B之间安装有垫片。

4.根据权利要求1或2或3所述的一种水下机器人应急释放装置，其特征在于：所述的挂钩A与涡轮之间安装有轴套。

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